3G室内分布研究与运用分析

3G逐步商用后，运营商对于TD-SCDMA在室内场景的运用深入分析方面目前较为缺乏。对于具体的场景，我们需要从功率需求等多个方面综合考虑来确定最终的信号覆盖方案。

室内分布面临两大难题

无论是哪种制式，最大的共同点就是其工作频段均在2GHz左右，都属于高频率段。三代移动通信系统相对二代移动通信来说，过高的频率对于移动业务的使用具有不可避免的影响：信号空间损耗大，覆盖范围小；但也相对解决了容量需求的问题。

随着业务需求层次的提升，参考2G网络多年运作的分析，我们不难得出如下趋势和结论：从客户角度方面，在室内环境中，能更好更惬意更安全地使用移动通信业务；从市场推广方面，在3G网络中，更多的高价值商用客户、更高比例的话务量、更多业务的推广使用将集中于室内环境；从运维运作方面，室内分布可以解决室内盲区，分散密集区域的话务压力，降低室外系统的负荷，降低网络整体干扰水平，从而提高整个系统的质量、容量。因而，良好的室内覆盖将是提升3G业务竞争力的一个制高点。同时，由于2G频段信号空间传播损耗大，如何正确选取室内分布天线的输出功率成为室内场景运用的难点。

一方面，目前业主自主意识增强，对环境辐射污染较为敏感，但又缺乏相关专业知识，导致运营商在具体操作施工中阻力较大。根据中华人民共和国电磁辐射规定国家标准GB10439-89的规定：在30M～3000MHz，作业人员在每天8h工作期间内，电磁辐射场的场量参数在任意连续6min内的平均值应满足功率密度应小于等于2W/m2；在一天24h内，环境电磁辐射场的场量参数在任意连续6min内的平均值应满足功率密度小于等于0.4W/m2。在考虑室内分布天线高度与人体高度的相关关系后，由此计算出常规室内分布天线（距人高1m）输出口应小于1.38W即31dBm（未考虑人体吸收损耗）。距人高2m时室内分布天线输出口应小于5.28W即37dBm（未考虑人体吸收损耗）。

另一方面，3G频段工作于2000Mhz，原有的传播模型及链路预算方式均于2G有较大的不同。

1.传播损耗不同。根据自由空间传播损耗：LS(dB)＝32.4＋20logD＋20logF（D为KM，F为MHz），可得在相同的覆盖场景下，3G相对2G有多7～9dB的损耗。

2.无源器件中除耦合器、功分器，3G损耗与2G相同外，使用较多的馈线损耗相差较大。举例如表1和表2。

由表1可以看出，各类无源器件在不同频段下插入损耗是相同的，因此只要更换成相应频段的无源器件即可，不影响功率分配。

3．穿透损耗不同，根据国内外相关条件的测试，随着频率的增加，相同条件的穿透损耗有相应的减少。3G的穿透损耗要比2G的相应条件下要少2～5dB的损耗。

4．业务侧重不同。2G移动通信因数据速率较低，语音通信是考虑的重点。而3G则重点在数据及流媒体应用上，因而相关信号链路预算会有较大不同。

室内分布测试数据分析和结论

为便于说明这一方面的不同，我们以GSM和TD-SCDMA为例以具体的数据说明。已知边缘场强的计算公式为：

边缘场强=天线口功率＋天线增益－20m空间损耗－隔墙损耗－多径衰落－人体损耗

从而得出TD-SCDMA网与GSM网的分布系统链路预算具体差别如表3所示。

所以在同等环境条件下，TD-SCDMA的天线口功率只要比GSM网络多6dB就能满足相应的覆盖要求。故如GSM室内天线最大发射功率为+15dBm(25m宽的建筑物保证信号外泄最小)，则相应TD-SCDMA的天线口功率应为+9dBm。

在保证覆盖测试及信号外泄最小的前提下，我们以25m宽，50m长，房间布局复杂的建筑物为例，分别在2个吸顶天线及3个吸顶天线，40m长的1/2馈线下说明信源功率的需求及覆盖示意如表4。

由表4我们可得出在室内场景情况下，全向吸顶天线保证间距为15m，单天线GSM9dBm，TD-SCDMA3dBm可保证覆盖率95%，满足覆盖测试及信号外泄最小。按目前TD设备RRU信源功率2W的情况，仅能满足50m长，25m宽的建筑2层（即2500m2）的数据信号覆盖需求。

为此，在建设G3室内覆盖系统时应根据覆盖等级、话务等级、业务需求，结合市场发展策略，确定建设优先级分批建设。对无法利用室外基站信号达到室内良好覆盖以及对业务需求大的公共场所，应优先安排建设。优先覆盖的原则如下。

从建筑物的性质考虑，大型公共场所、重要办公楼优先。

从话务量角度考虑,高业务量区域、人流量大的区域优先。对拥有二代网络的运营商而言，应优先考虑2G／3G需求有交集的建筑。同时可根据2G网络的话务量来预测3G的需求。

从覆盖角度考虑，根据2G的经验，楼高15层以上、单层面积超过1200m2、室内间隔较多的建筑物优先。如果存在2G网络，且3G规划站址相同，可根据目前2G的覆盖情况较准确地预测3G覆盖情况；也可根据室外基站规划仿真结果，对室外基站能否解决室内覆盖进行初步判断。

室内分布场景细分八类

为了方便对室内场景进行话务模型和传播模型分析，综合考虑建筑物结构、电磁波传播环境和容量需求方面的因素，我们将室内分布场景细分为以下八类。

（1）商务写字楼。该环境穿透损耗较小，高端用户比重较大。需要考虑用户的数据业务需求；一般情况在白天话务强度较大。

（2）宾馆酒店。该场景穿透损耗较大，高端用户比重较大，语音业务和数据业务量相对较大；一般情况在夜晚话务强度较大。

（3）会展中心、会议中心、室内体育场馆。室内无线传播条件比较理想，信号为视距传输，能量以直达径为主，与室外的隔离度比较高，用户的话务主要以事件为触发，有大量的数据业务覆盖需求；一般情况在白天及特殊时段话务强度较大。

（4）民航机场、火车站。传播环境比较简单，信号视距传输，能量以直达径为主。数据业务在总的业务中占的比重相对较高，其中候机大厅、VIP候机厅要保证数据业务的覆盖；一般情况在白天话务强度较大。

（5）高层居住楼。该场景穿透损耗较大，语音业务和视频通信业务量相对较大；一般情况在夜晚话务强度较大。

（6）大型购物商场。穿透损耗小，层间穿透损耗较大，用户业务主要考虑语音业务，高峰时段的话务密度较大；一般情况在白天话务强度较大。

（7）娱乐场所。室内面积小，高端用户多，话务需求不高，场所数量众多且分布不集中；一般情况在夜晚话务强度较大。

（8）地下停车场。封闭情况很好，虽然高端用户比重较大，但话务量较小，且以语音业务为主。

为说明各种场景的话务及业务需求，我们以中小城市环境为例列出表5说明各场景的业务模型。

其中体育馆／民航机场在特殊时段，语音话务量会出现高峰，因此其单用户话务量按室外密集一类的最高值给出；相较而言，商场超市、宾馆酒店、娱乐场所的话务量稍低，按室外一般城区给出；而地下停车场的话务量则按照室外的交通干线给出。数据业务中单用户吞吐量：室外密集一类的单用户平均吞吐量定义为每忙时0.81kbit/s，在室内的各种场景中，只有娱乐场所按此值定义，其它场景考虑较高的数据需求，均按其3倍取值。

另外，对于数据业务，其上下行流量的比例为1:4；数据业务各类承载的比例为PS64：PS128:PS384=6:3:1。根据混合业务话务量，按照坎贝尔方法我们可得出如表6场景载波规模。

对于具体的覆盖场景，我们需要从系统容量和功率需求两个角度确定信源的规模选型和天线的布置方法，两方面综合考虑，才能确定最终的覆盖方案。

由于2G与3G将在相当长时间内共存，同时三家运营商也将在相同的区域布置各自的覆盖系统。由此对于干扰受限的TD-SCDMA系统来说，针对不同制式，不同运营商的通信系统在室内分布上要完全规避较为困难，其相关参数的控制与设置应是今后着重解决的问题。